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《步步高》2014高考物理一轮复习讲义第七章 单元小结练(二)电学实验综合练习


单元小结练

电学实验综合练习

(限时:30 分钟) 1.分别用如图 1 所示的甲、乙两种电路测量同一未知电阻的阻值.图甲中两表的示数分别 为 3 V、4 mA,图乙中两表的示数分别为 4 V、3.9 mA,则待测电阻 Rx 的真实值为( )

图1 A.略小于 1 kΩ C.略大于 1 kΩ 答案 D 解析 先判断采

用的测量方法,由于在两种不同的接法中电压表的示数变化大,说明测 B.略小于 750 Ω D.略大于 750 Ω

量的是小电阻,这样电流表分压较大,应该采用图甲进行测量比较准确.图甲中测量值 U测 为 R 测= =750 Ω,较真实值偏小.故 D 项正确. I测 2.用螺旋测微器测圆柱体的直径时,示数如图 2 所示,此示数为 ________mm.用游标为 50 分度的卡尺(测量值可准确到 0.02 mm) 测定某圆柱的直径时,卡尺上的示数如图 3 所示,可读出圆柱的 直径为________mm. 图2

图3 答案 8.116 42.12 解析 螺旋测微器读数时,首先要明确其精确度为 0.01 mm,读取固定刻度上的数值时, 要看半毫米刻度线是否露出;游标卡尺读数时应注意精确度、单位,读法为主尺读数加 游标尺读数. 螺旋测微器读数为(8+11.6×0.01) mm=8.116 mm.

游标卡尺读数为(42+6×0.02) mm=42.12 mm. 3.如图 4 所示为一正在测量中的多用电表表盘.

图4 (1)如果是用×10 Ω 挡测量电阻,则读数为________ Ω. (2)如果是用直流 10 mA 挡测量电流,则读数为______ mA. (3)如果是用直流 5 V 挡测量电压,则读数为________ V. 答案 (1)60 (2)7.2 (3)3.57

解析 用欧姆挡测量时,用最上面一排数据读数,读数为 6×10 Ω=60 Ω;用直流电流 挡测量时,读取中间的三排数据的最底下一排数据,读数为 7.2 mA;用直流电压挡测量 时,读取中间的三排数据的中间一排数据较好,读数为 35.7×0.1 V=3.57 V. 4.(2012· 天津理综· 9(3))某同学在进行扩大电流表量程的实验时, 需要知道电流表的满偏电流和内阻.他设计了一个用标准电 流表 G1 来校对待测电流表 G2 的满偏电流和测定 G2 内阻的 电路,如图 5 所示.已知 G1 的量程略大于 G2 的量程,图中 R1 为滑动变阻器,R2 为电阻箱.该同学顺利完成了这个实验. 图5

①实验过程包含以下步骤,其合理的顺序依次为________(填步骤的字母代号); A.合上开关 S2 B.分别将 R1 和 R2 的阻值调至最大 C.记下 R2 的最终示数 D.反复调节 R1 和 R2 的阻值,使 G1 的示数仍为 I1,使 G2 的指针偏转到满刻度的一半, 此时 R2 的最终示数为 r E.合上开关 S1 F.调节 R1 使 G2 的指针偏转到满刻度,此时 G1 的示数为 I1,记下此时 G1 的示数 ② 仅 从 实 验 设 计 原 理 上 看 , 用 上 述 方 法 得 到 的 G2 内 阻 的 测 量 值 与 真 实 值 相 比 ________(选填“偏大”“偏小”或“相等”); ③若要将 G2 的量程扩大为 I, 并结合前述实验过程中测量的结果, 写出需在 G2 上并联的 分流电阻 RS 的表达式,RS=________. I1r 答案 ①BEFADC ②相等 ③ I-I1

解析 ①开关闭合前应使回路中的总电阻值最大,实验时,先闭合 S1,调整 R1 使 G2 满 偏,测出 G2 的满偏电流,然后利用半偏法(比较法)测出 G2 的电阻.故合理的顺序依次 为 BEFADC. I1 I1 ②根据串、并联电路的特点,R2、G2 两端的电压相等,即 rg= r,所以 rg=r,即测量 2 2 值与真实值相等. ③改装表的原理图如图所示, 则 I1r=(I-I1)RS I1r 所以分流电阻 RS= . I-I1 5.(2012· 四川理综· 22(2))为测量一电源的电动势及内阻 (1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为 9 V 的电压表 A.量程为 1 V、内阻大约为 1 kΩ 的电压表 B.量程为 2 V、内阻大约为 2 kΩ 的电压表 C.量程为 3 V、内阻为 3 kΩ 的电压表 选择电压表________串联________kΩ 的电阻可以改装成量程为 9 V 的电压表. (2)利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号 、 或 与一 个电阻串联来表示,且可视为理想电压表),在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实 验原理电路图.

(3)根据以上实验原理电路图进行实验,读出电压表示数为 1.50 V 时,电阻箱的阻值为 15.0 Ω;电压表示数为 2.00 V 时,电阻箱的阻值为 40.0 Ω,则电源的电动势 E=____ V, 内阻 r=________Ω. 答案 解析 (1) 或 C 6 (2)见解析图 (3)7.5 10.0

U 9 (1) 、 的内阻不确定, 故应选择 进行改装, 串联电阻 R=( -1)RV=( -1)× U0 3

3 kΩ=6 kΩ. (2)本实验的原理为 U=E-Ir,利用变阻箱和电压表可获取电流 I,故电路图如图所示.

3U (3)根据闭合电路欧姆定律知:E=3U+ · r R′

将 U1=1.50 V,R1′=15.0 Ω 及 U2=2.00 V,R2′=40.0 Ω 分别代入上式联立解方程组得 E=7.5 V,r=10.0 Ω. 6.两位同学在实验室中利用如图 6 甲所示的电路测定值电阻 R0、 电源的电动势 E 和内阻 r, 调节滑动变阻器的滑动触头 P 向某一方向移动时, 一个同学记录的是电流表 A 和电压表 V1 的测量数据,另一位同学记录的是电流表 A 和电压表 V2 的测量数据,并根据数据描 绘了如图乙所示的两条 U-I 图线.回答下列问题:

甲 图6 (1)根据甲、乙两同学描绘的图线,可知 A.甲同学是根据电压表 V1 和电流表 A 的数据 B.甲同学是根据电压表 V2 和电流表 A 的数据 C.乙同学是根据电压表 V1 和电流表 A 的数据 D.乙同学是根据电压表 V2 和电流表 A 的数据 (2)图象中两直线的交点表示的物理意义是 A.滑动变阻器的滑动触头 P 滑到了最右端 B.电源的输出功率最大 C.定值电阻 R0 上消耗的功率为 0.5 W D.电源的效率达到最大值



(

)

(

)

(3)根据图乙,可以求出定值电阻 R0=________Ω,电源电动势 E=________V,内阻 r =________Ω. (4)该电路中电流表的读数能否达到 0.6 A,试说明理由. ________________________________________________________________________ 答案 解析 (1)AD (2)BC (3)2 1.5 1 (4)见解析

(1)从电路连接可以看出,电流表 A 的读数增大时,电压表 V1 的读数减小,电压

表 V2 的读数增大.甲同学是根据电压表 V1 和电流表 A 的数据绘制图象的,A 正确,B 错误;乙同学是根据电压表 V2 和电流表 A 的数据绘制图象的,C 错误,D 正确. (2)图象中两直线的交点表示电压表 V1 的读数与电压表 V2 的读数相等,即滑动变阻器的 阻值为 0,滑动变阻器的滑动触头 P 滑到了最左端,A 错误;从图象可以得出电阻 R0 的 阻值大于电源的内阻,滑动变阻器的阻值减小,电源的输出功率增大,两直线的交点对

应滑动变阻器的阻值为 0,即电源的输出功率最大,B 正确;定值电阻 R0 消耗的功率为: UI U P=U2I=1.0×0.5 W=0.5 W,C 正确;电源的效率为:η= = ,U 越大,效率越大, EI E D 错误. U2 1.0 (3)从图象乙可以得出定值电阻 R0 的阻值为: 0= = R Ω=2 Ω; 从甲同学的图象可以 I 0.5 得出图象在 U 轴上的截距为 1.5 V,即电源的电动势为 1.5 V,图象斜率的绝对值为:k ΔU1 0.5 =| |= =1,即电源的内阻为 r=1 Ω. ΔI 0.5 E E (4)该电路中的电流为:I= ,当 R 最小为 0 时,电流最大,最大值为:Im= R+R0+r R0+r 1.5 = A=0.5 A,故该电路中电流表的读数不能达到 0.6 A. 2+1 7.有一个小灯泡上标有“4 V,2 W”的字样,现在要用伏安法测量这个小灯泡的伏安特性曲 线.现有下列器材供选用: A.电压表 V1(0~5 V,内阻约 10 kΩ) B.电压表 V2(0~10 V,内阻约 20 kΩ) C.电流表 A1(0~0.3 A,内阻约 1 Ω) D.电流表 A2(0~0.6 A,内阻约 0.4 Ω) E.滑动变阻器 R1(0~10 Ω,2 A) F.滑动变阻器 R2(0~100 Ω,0.2 A) G.学生电源(直流 6 V)、开关及导线 (1)为了调节方便,测量尽可能准确,实验中应选用电压表________,电流表________, 滑动变阻器________.(填器材前的选项符号) (2)为使实验误差尽量减小,要求从零开始多取几组数据,请在下面的虚线框中画出实验 电路图.

(3)P 为图 7 中图线上的一点,PN 为图线上 P 点的切线,PQ 为 U 轴的垂线,PM 为 I 轴 的垂线, 则由图可知: 随着所加电压的增加, 小灯泡的电阻将________(填“增大”、 “减 小”或“不变”);对应 P 点,小灯泡的电阻值约为________Ω.(保留三位有效数字)

图7 答案 解析 (1)A D E (2)见解析图 (3)增大 5.33

P (1)由灯泡“4 V,2W”可知,I= =0.5 A,故电压表选 A,电流表选 D,要求电压 U

从 0 开始增大,可知用分压式接法,故滑动变阻器选 E. (2)由 RL RV < 可知电流表外接,电路图如图所示. RA RL

(3)I-U 图象中图线的斜率为电阻的倒数,所以随着电压的增加,小灯泡的电阻增大,结 U 2.4 合图象和 R= ,可得 R= Ω≈5.33 Ω. I 0.45 8.某同学为了研究“3 V,0.3 W”的小灯泡 L 从较低温度到正常发光过程中的电阻情况.设 置了如下器材: 电流表 A1(量程 400 mA,内阻 r1=5 Ω); 电流表 A2(量程 600 mA,内阻 r2 约为 1 Ω); 电压表 V(量程 15 V,内阻约为 3 kΩ); 定值电阻 R0(5 Ω); 滑动变阻器 R1(0~10 Ω,额定电流为 1 A); 滑动变阻器 R2(0~250 Ω,额定电流为 0.3 A); 电源 E(电动势 3 V,内阻较小); 开关一个,导线若干. (1)从以上给定的器材中选择恰当的器材.在虚线框内画出实验电路原理图,并在图中标 出所用仪器的代号.

(2)根据设计的方案,将图 8 中的器材连成符合要求的电路(有个别仪器可能不用).

图8 (3)闭合开关 S,移动滑片 P,使________时,可知灯泡正常发光,此时灯泡的电阻为 ________(用测量的物理量表示). 答案 (1)、(2)见解析图 (3)A1 的示数为 300 mA I1?r1+R0? I2-I1

解析 测电阻的基本方法是伏安法,但由于小灯泡的额定电压为 3 V,比电压表的量程 小得多,故无法用电压表测电压.可设计让定值电阻 R0 与 A1 串联,改装成一个适当量 程的电压表, 然后用 A2 测量小灯泡和改装电表并联后的总电流, 这样通过两表的示数就 可以知道通过小灯泡的电流为 I2-I1,小灯泡两端的电压为 I1(R0+r1),故小灯泡的电阻 为 RL= I1?r1+R0? . I2-I1

实验要求测量小灯泡 L 从较低温度到正常发光过程中的电阻情况,即要求电压从 0 开始 调节,故滑动变阻器应选用分压式接法.由于滑动变阻器 R2 阻值太大,所以滑动变阻器 U 选 R1;小灯泡正常发光时电压为 3 V,对应电流表读数为 I1= =0.3 A=300 mA.则 R0+r1 电路原理图如图甲所示,实物连接图如图乙所示

I1?r+R0? 使 A1 的示数为 300 mA 时,灯泡正常发光,此时 RL= ,式中 I2 为 A1 表示数为 I2-I1 300 mA 时,电流表 A2 的读数,故 I1=300 mA.


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